4.4. Равномерность фрезерования

Зуб прямозубой фрезы входит в заготовку и выходит из нее сразу по всей ширине. Это приводит к резкому изменению пло­щади поперечного сечения среза, а следовательно, и сил, дей­ствующих в процессе резания. Представим, что в работе будет находиться только один зуб прямозубой фрезы, т. е. впереди иду­щий зуб уже вышел из контакта с заготовкой, а следующий за ним зуб только начинает входить в заготовку. В этом случае площадь поперечного сечения среза будет плавно изменяться от нуля до максимума, когда зуб находится под стружкой, с последующим резким падением до нуля, когда зуб выйдет из заготовки.

Процесс происходит более спокойно (более равномерно), если в работе одновременно находятся два или три зуба. В этом случае не будет резких изменений в площади поперечного сечения среза. Однако и при достаточно большом числе зубьев, одновременно находящихся в работе, для прямозубой фрезы невозможно полу­чить равномерное фрезерование, т. е. такое фрезерование, при котором площадь поперечного сечения среза оставалась бы по­стоянной на всем протяжении обработки.

Равномерное фрезерование при определенных условиях можно получить лишь при работе с винтовым зубом, у которой режущая кромка каждого зуба постепенно входит в заготовку, а затем по­степенно выходит из нее, что менее резко изменяет площадь поперечного сечения среза и силы, а следовательно, обеспечивается более спокойная работа.

Площадь поперечного сечения среза можно считать постоянной в случае, когда ширина фрезеруемой поверхности равна осевому шагу фрезы h₀ или кратна ему в целых числах, т. е

В = кh₀,

где к - целое число (1, 2, 3 и т. д.); h₀— осевой шаг фрезы (рас­стояние между двумя соседними зубьями, измеренное в направле­нии оси).

Зависимость между осевым h₀ и торцовым h шагами:

h₀ = hctgω;

так как ,

то .

Шаг винтовой канавки фрезы Н = πDctgω,

поэтому ,

а .

Окончательное условие равномерного фрезерования следую­щее: (целое число).

4.5. Встречное и попутное фрезерование

Фрезерование может быть осуществлено при противоположных направлениях движений заготовки и фрезы (рис. 4.8, а) и при сов­падающих направлениях (рис. 4.8,б). Первый метод фрезерова­ния называется фрезерованием против подачи, или встречным фрезерованием, второй - фрезерованием по подаче, или попутным фрезерованием.

Рис. 4.8. Схемы фрезерования:

а - против подачи; б - по подаче: 1- заготовка;

2 – стол станка; 3 - гайка; 4 - ходовой винт

Встречное фрезерование характеризуется тем, что нагрузка на зуб увеличивается постепенно, так как толщина среза изме­няется от нуля при входе зуба до максимума при выходе зуба из обрабатываемого металла. Зуб фрезы работает из-под корки, «выламывая» корку снизу; фреза «отрывает» заготовку от стола, приподнимая также и стол станка, увеличивая тем самым зазоры между столом и направляющими станины, что при больших сечениях (больших силах) среза приводит к дрожаниям и ухудше­нию частоты обработанной поверхности.

При попутном фрезеровании заготовка прижимается к столу, а стол — к направляющим станины. Зуб фрезы начинает работать почти с первого момента резания с наибольшей толщиной и сразу подвергается максимальной нагрузке. При наличии у заготовки корки зуб ударяется о нее; высокая твердость и загрязненность корки приводят в этом случае к резкому снижению стойкости фрезы. Поэтому, когда заготовка имеет твердую корку, применяют встречное фрезерование, при котором вредное влияние корки сказывается в меньшей степени.

Работа из-под корки положительно характеризует встречное фрезерование. К этому же можно было бы отнести и постепенно увеличивающуюся нагрузку на зуб. Поэтому при отсутствии у заготовки корки стойкость фрезы при попутном фрезеровании (когда зуб начинает резать сразу) выше по сравнению со стой­костью при встречном фрезеровании; при одинаковой же стой­кости попутное фрезерование позволяет работать с более высокой скоростью резания, обеспечивая наибольшую производительность. Повышение стойкости в 3 раза наблюдается при тонких стружках (s_z ≤ 0,12 мм/зуб).

Попутное фрезерование обеспечивает и более высокое качество (микрогеометрию) обработанной поверхности (на один-два класса выше, чем при встречном фрезеровании). Это объясняется тем, что при попутном фрезеровании обеспечивается более спокойная ра­бота. Кроме того, при встречном фрезеровании возможно «затаскивание» стружки на обработанную поверхность (зубьями фрезы), что исключается при попутном фрезеровании. Попутное фрезерование вызывает и несколько меньший общий расход мощ­ности (за счет уменьшения мощности, затрачиваемой на движение подачи).